[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） n+=qT$w)  
4Y59^  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 M(+Pd_c6  
O/#3QK  
1. 线栅偏振片的原理 BT[|f[1  
G$Mf(S'f  
2. 建模任务 FA-cTF[,(  

F*U(Wl=  
kfas4mkc  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Nut&g"u2  
 偏振元件的重要特性： B`eK_'7t  
 偏振对比度 D1y`J&A>Q  
 透射率 B;[ .u>f  
 效率一致性 A;rk4)lij  
 线格结构的应用(金属) I=&i &6v8G  
lGYW[0dy  
3. 建模任务： O MQ?*^eA
 
3mU~G}ig  
4. 建模任务：仿真参数 =A,B'n\R  
&Pme4IHtm  
偏振片#1: bh5D}w  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 )e0kr46  
 高透过率(最大化) bEcN_7  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) %7mGMa/  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) vaiw*?jV  
偏振片#2: B\R X  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 5XX)8gAo  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 m BvO<?ec  
 光栅周期：100nm .:&`PaMt  
 光栅材料：钨 tUH?N/qn  
c?CfM>  
5. 偏振片特性 fmK~
?  
~-vCY  
 偏振对比度：(要求至少50:1) >Du=(pB  
yH"i5L9
 
QSF0?Puf  
>(P(!^[f  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 1LS1 ZY  
B0|W
  
!{+CzUo@  
6HBDs:   
6. 二维光栅结构的建模 NUVKAAgMX  

4r4 #u'Om  
!D['}%
 
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 s.7=!JQ#]p  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 !0lk}Uzkh  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 }&/>v' G  
#b*4v&<  
.g}N@  
M7?ktK9`ma  
7. 偏振敏感光栅的分析 cdkEK  

o}QP+  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 DqWy@7 a  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) "9'3mmZm=?  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 '|=
Pw  
8. 利用参数优化器进行优化 4o M~  

<o|fH~?X  

'6vo#D9M  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 `w#VYs|k  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 b||usv[or  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 3}s]F/e  
 #1:最佳的优化函数@193nm PP$2s]{  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 )B $Q  
wi+Qlf  
9. 优化@193nm Pl/Xh0
3E  
ByP<-Deh  
 初始参数： ?7wcv$K5  
 光栅高度：80nm =YVxQj  
 占空比：40% RiAg:  
 参数范围： <QvVPE}z   
 光栅高度：50nm—150nm $"NH{%95}  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ZqrS]i@$  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Mj1f;$  
0,~s0
]h0V  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 \5&Mg81  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 r
ezp7  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 b#N P*L&  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 :k?`gm$  
75p9_)>96  
10. 优化@193nm结果 a]fFR~OY  
Drtg7v{@\  
 优化结果： `lE&:)  
 光栅高度：124.2nm TYD( 6N  
 占空比：31.6% X@[5nyILf  
 Ex透过率：43.1% p5E okh  
 偏振度：50.0 ($`IHKF1.l  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 lHM} E$5  
%[KnpJ{\  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 d+)LK~  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 N KgEs  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 1Q FsT  
*:d``L  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 BMO,eQcB  
MOB4t|  
5'f_~>1Wt  
 初始参数： _+P*XY5  
 光栅高度：80nm %8I^
&~E1  
 占空比：40% 3HXeBW  
 参数范围： MVzj7~+  
 光栅高度：50nm—150nm {J1rjrPo  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) D3aX\ NGP  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% :tO?+
1  
G3|23G.~)(  
 优化结果： KL?<lp"  
 光栅高度：101.8nm bj0HAgY@  
 占空比：20.9% gNxv.6Pp=  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） z)KoK`\mE"  
 偏振对比度：50.0 ;p*L(8<YI  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 %P1zb7:8  
9nQyPb6  
12. 结论 |%8t.
Z  
b/*QV0(  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) U7fpaxc-  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 M6MxY\uM  
(如Downhill-Simplex-algorithm) V9<E`C  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 OO/>}? ob  
} %0w25  
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QQ：2987619807 JfJ
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